Вопросы эффективного управления хвостами (отходами обогащения) становятся все более актуальными. В первую очередь это связано с ростом техногенных катастроф и дефицитом воды.
Эффективность и безопасность складирования хвостов зависит от уровня содержания в них воды: чем выше содержание воды, тем больше площадь хвостохранилища, и тем важнее значение прочности стен дамбы в обеспечении надежности.
Горно-обогатительные предприятия инвестируют значительные средства в поиск надёжных и экологически безопасных способов складирования хвостов. На некоторых производственных объектах отделяют кислотообразующий материал от массы хвостов. Это позволяет уменьшить объём хвостов и создать более экологически устойчивое хвостохранилище.
В засушливых районах складирование пасты и хвостовые пляжи эффективными способами повышения степени извлечения воды и снижения риска в зоне хвостохранилища. На некоторых производственных объектах пошли дальше и перешли на сухое складирование отфильтрованных хвостов.
Факторы роста эффективности производства
Использование сгустителей признано одним из наиболее экономически эффективных методов извлечения воды из хвостовых потоков. Повышение извлечения воды в непосредственной близости от производства позволяет снизить энергопотребление. Кроме того, благодаря более высокой плотности намывных дамб, возводимых из хвостовых материалов, уменьшается площадь и повышается устойчивость действующего хвостохранилища.
При рассмотрении технологии сгущения хвостов возникает вопрос, должен ли процесс сгущения хвостов находиться в самом сгустителе и реализовываться как часть оборудования, или необходимо комплексное решение для достижения наилучшей производительности.
По мере того, как сгуститель достигает высокой степени сепарации, возрастает вязкость нижнего продукта сгустителя. Это в свою очередь, ведёт к высоким потерям на трение, что требует высокого выходного давления для перекачки сгущённых хвостов в конечное место отвала. С ростом извлечения воды с использованием малогабаритного оборудования, с пониженным запасом прочности и крайне упрощёнными сериями испытаний Оптимизация производительности и эксплуатационных затрат комплекса сгущения – будь то автономный комплекс, отделённый от основного производства, или комплекс в составе предприятия – становится сложной задачей, т. к. используется малогабаритное оборудование, с пониженным запасом прочности и крайне упрощёнными сериями испытаний.
Надежная система управления для повышения стабильности работы оборудования
Оптимальная конструкция сгустителя и установка хорошей контрольно-измерительной аппаратуры не всегда позволяют достичь наилучших производственных показателей. Основные причины: неудовлетворительный общий проект установки, несоответствующая система автоматизации, низкая концентрация внимания оператора.
Сгуститель работает в широком диапазоне рабочих условий в течение всего срока эксплуатации. В процессе работы меняется состав перерабатываемых руд; массовый расход твердого варьируется в зависимости от степени измельчения; концентрация твёрдого в питании варьируется в зависимости от целей эксплуатации; а степень осаждения зависит от минералогии и гранулометрического состава.
Нестабильность технологического процесса может быть нивелирована с помощью систем управления и вспомогательного оборудования. Настройка технологической схемы комплекса позволяет повысить эффективность. В то же время значительно снизить энергопотребление можно за счет оптимального расположения комплекса сгущения.
Сгустители могут работать с более плотным нижним продуктом в условиях нестабильного технологического процесса за счет улучшения системы управления и замены классического ПИ- регулятора на управление по нескольким с использованием прогнозных моделей. Подобные улучшения в логике управления позволяют поддерживать более высокую среднюю плотность продукта, что в итоге повышает стабильность работы насосов для перекачки хвостов и повышает качество обезвоживания.
Улучшение показателей работы существующих комплексов
Эффективный проект комплекса сгущения не ограничивается только заменой сгустителя. Например, на существующем хвостовом хозяйстве хвостовые отвалы заполняются быстрее оптимального, а используемая технология складирования хвостов устарела и существенно ограничивает возможности для улучшения показателей работы комплекс. Перед предприятием встает задача повысить производительность комплекса за счёт увеличения извлечения воды или изменения характеристик осаждения сгущённых хвостов. В таком случае модернизация комплекса за счет только лишь новых усовершенствованных узлов и оборудования, не всегда позволит достичь максимального потенциала производительности. И может потребоваться комплексная оценка всей системы, а также изучение реологических свойств, т.к. они влияют на методику сгущения и отведения.
Что снижает производительность оборудования?
Складирование хвостов на предприятиях находится в ведении нескольких служб. Поэтому требуется комплексный анализ работы всего хвостового хозяйства чтобы выявить узкие места, которые ограничивают производительность.
Сгущенный продукт по трубопроводам перекачивают в хвостохранилище. И на этом этапе могут возникнуть определенные проблемы. Например, для перекачки более плотного продукта потребуются более мощные насосы, а это – прямое увеличение энергопотребления.
Квалификация и степень концентрации внимания операторов также могут быть ограничивающим фактором производительности сгустителя. Параметры управления сгустителем могут неверно трактоваться оператором, что может привести к ошибочным действиям.
При определении показателей работы комплекса сгущения часто не придаётся значения качеству воды. Высокая степень извлечения воды повышает рециркуляцию солей и химических реагентов. Низкая степень извлечения воды ведет к длительному контакту хвостов и технологической вод в хвостоотвале. Испарение также увеличивает концентрацию солей, в то время как реагенты могут разлагаться или трансформироваться в отвале. Действие таких условий в отвале может длиться годами и в конце концов привести к техногенной катастрофе.
Заключение
Прогресс в проектировании сгустителей в максимально возможной степени улучшил качество сепарации от хвостовых потоков, однако ограничив при этом критерий выбора в том плане, что сгуститель может сдерживать потенциал работоспособности. Интеграция вспомогательного оборудования, автоматизации и обучение операторов оборудования могут улучшить результаты работы и снизить эксплуатационные затраты. Анализ взаимосвязи между качеством воды и производительностью позволяет выявить факторы для повышения эффективности эксплуатации и безопасности складирования хвостов.
Текст: Dennis Gaddy, Metso Outotec
Фото: Metso Outotec